PB840呼吸機(jī)電源模塊故障維修二例

黃豐偉

溫州市人民醫(yī)院設(shè)備科 (浙江溫州 325000)

呼吸機(jī)是臨床常用的急救類和生命支持類設(shè)備，呼吸機(jī)的故障分析與維修工作具有重要的現(xiàn)實意義。PB840呼吸機(jī)是美國泰科的高端呼吸機(jī)，功能強(qiáng)大，通過查看故障代碼，可以快速定位故障原因并予以處理。本研究分析二例由PB840呼吸機(jī)電源模塊故障導(dǎo)致機(jī)器無法正常使用的維修案例，供同行參考。

1 故障一

1.1 故障現(xiàn)象

開機(jī)報錯，故障代碼KP0116，PC：0x0014，擴(kuò)展自檢(extended self test，EST)結(jié)果顯示無異常，交回臨床使用，一段時間后反饋又出現(xiàn)相同故障。

1.2 故障分析

故障代碼指向12 V電壓檢測故障，查看EST結(jié)果中的模擬電壓數(shù)據(jù)項目，12 V電壓檢測數(shù)值為11.85 V，通過EST后可以正常開機(jī)；經(jīng)過多次試驗，發(fā)現(xiàn)使用市電時開機(jī)正常，使用蓄電池時開機(jī)偶爾出現(xiàn)此故障，且故障時伴有呼氣模塊異響，更換蓄電池與呼氣模塊故障未消失。

用最小系統(tǒng)法，只接電源模塊、母板、自動插件技術(shù)(auto-insert，AI)板與CPU主控板，使用蓄電池供電開機(jī)，發(fā)現(xiàn)輸出電壓均正常，但接入呼氣模塊后再開機(jī)，在>電源模塊上測量到12 V輸出電壓下降，初步懷疑電源12 V輸出帶載故障[1]；去掉呼氣模塊，在12 V輸出上接12 V 20 W燈泡代替負(fù)載再開機(jī)，電壓下降至7 V，確定為電源模塊故障，PB840電源模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對較緊湊，反饋電壓測量較為困難，因此從開關(guān)電源電路基本模型入手分析排查[2]；檢查12 V直流電壓轉(zhuǎn)換電路，12 V輸出由TL3842芯片控制，測量故障時TL3842芯片8腳基準(zhǔn)電壓為1.2 V，7腳供電電壓為13.8 V，無法達(dá)到芯片正常工作電壓，但考慮到使用市電供電時12 V輸出正常，故排除TL3842芯片問題，懷疑為芯片一直處于重啟狀態(tài)導(dǎo)致。

12 V直流電壓轉(zhuǎn)換電路的工作原理為啟動部分通過電阻給TL3842芯片7腳并聯(lián)的電容充電，電容電壓達(dá)到芯片啟動電壓后，芯片啟動輸出脈沖，電容電壓開始下降，在電容電壓下降至芯片停止工作電壓前，帶負(fù)載的12 V輸出通過輔助供電提供足夠高的電壓維持芯片繼續(xù)工作；測量與TL3842芯片7腳并聯(lián)的電解電容60 V 47 μF，實際容量只有22 μF，更換后故障消失。分析故障原因為電容容量下降，電容上的電壓下降速度過快，輔助供電無法維持芯片工作而導(dǎo)致芯片一直處于重啟狀態(tài)，市電通過電源模塊到12 V直流電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓比蓄電池供電產(chǎn)生的電壓高，所以表現(xiàn)為使用市電開機(jī)正常，切換為蓄電池開機(jī)時出現(xiàn)故障。

2 故障二

2.1 故障現(xiàn)象

接市電開啟電源后電源指示燈頻繁閃爍，無法正常開機(jī)。

2.2 故障分析

替換電源模塊后可以正常開機(jī)使用，判定電源模塊故障。PB840的電源為1個兩級有源功率因數(shù)校正(power factor correction，PFC)開關(guān)電源，第一級是PFC轉(zhuǎn)換器，第二級是直流電壓轉(zhuǎn)換器[3]，其基本思路是在220 V整流橋堆后去掉濾波電容，由1個“斬波”電路(PFC電路)將脈動的直流變?yōu)楦哳l交流再經(jīng)過整流濾波后，其直流電壓向常規(guī)的脈沖寬度調(diào)制(pulse width modulation，PWM)開關(guān)電源供電。測量PFC后濾波電容的電壓為385 V，根據(jù)經(jīng)驗認(rèn)為PFC電路工作正常，于是排查第二級PWM開關(guān)電源部分，發(fā)現(xiàn)3845控制芯片沒有起振，3845控制芯片7腳供電電壓在7.5 V左右跳動，但7腳供電又由PFC電路的副邊繞組提供，為了理解這一部分電路，繪制了PB840電源PFC部分工作電路圖，如圖1所示。

電容C13上為副邊繞組經(jīng)2倍壓整流電路后的電壓，同時為電源指示燈、PFC電路和PWM開關(guān)電源提供工作電壓；在排除了2倍壓電路元器件性能問題后，斷開PWM開關(guān)電源的供電，C13上的電壓依舊在7.5 V左右，故重新考慮PFC電路是否正常工作；該PFC電路由UC3854控制，更換UC3854芯片后C13上電壓未上升，測量芯片15腳供電電壓正常，16腳有輸出驅(qū)動波形但頻率很低，懷疑PCF電路處于頻繁保護(hù)的狀態(tài)；檢查芯片11腳電壓反饋引腳周邊的元器件，發(fā)現(xiàn)R7阻值499 kΩ，實際阻值卻有740 kΩ，明顯偏大，更換R7電阻后加電測試，測量C13上電壓為14 V，PWM開關(guān)電源后級有31 V輸出，將電源模塊裝回呼吸機(jī)，開機(jī)運行長時間未發(fā)現(xiàn)異常。分析故障原因為R7阻值變大，芯片無法通過11腳反饋去正常控制PFC輸出，PFC輸出電壓通過R9、R10、可控硅強(qiáng)行將芯片10腳使能端的電壓拉低關(guān)閉芯片，形成間歇性輸出進(jìn)而使得副邊繞組上感應(yīng)電壓不足，后續(xù)電路無法正常工作。

3 結(jié)語

PB840呼吸機(jī)因其穩(wěn)定性高、人機(jī)交互方便，在我院使用率較高，長期使用不可避免會出現(xiàn)一些故障。在市電穩(wěn)定的情況下，電源模塊出現(xiàn)故障較為少見，一旦出現(xiàn)故障，廠家一般會將模塊整體更換，但報價也會很高，但只要熟悉開關(guān)電源的工作原理，對開關(guān)電源控制芯片有充分的理解，就可以處理大部分電源故障，對于一些不理解的電路，也可以對相關(guān)的元器件走線進(jìn)行描繪，通過分析電路圖將理論運用到實際，從而降低維修成本，解決故障。

圖1PB840電源PFC部分工作電路圖